CN117546114A - 用于诊断具有至少一个用于调节工艺流体的调节装置的工艺过程设备的控制和/或调整系统的方法和控制和/或调整系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于诊断具有至少一个用于调节工艺流体的调节装置(1)的工艺过程设备(10)的控制和/或调整系统的方法(100)，包括以下步骤：(a)提供诊断数据库(1400)，其包括将多个状态原因(n)分配给包括多个预定的系统参考特性(m)的各自一组，其中每个系统参考特性对应配属于一个必要条件(B)；(b)提供测试数据库(1500)，其包括将不同诊断测试(t)分别分配给至少一个预定系统参考特性(m)；(c)获得(200)控制和/或调整系统的至少一个系统实际特性(s,x,z,α)；(d)确定至少一个第一系统参考特性(m)，其条件(B)通过在步骤(c)中获得的至少一个系统实际特性(s,x,z,α)被满足；(e)基于诊断数据库(1400)针对其预定系统参考特性(m)的组(N)包括在步骤(d)中确定的第一系统参考特性(m)的至少一个状态原因(n)，对于该组(N)的至少一个第二系统参考性质(mx)尤其依据在步骤(c)中获得的至少一个系统实际特性(s,x,z,α)识别对应配属于第二系统参考特性(mx)的条件(B)是确定的(i)且优选是否被满足、或者是不确定的(ii)；和(f)与具有在步骤(d)中被识别为不确定的必要条件的至少一个第二系统参考特性(mx)对应地基于测试数据库(1500)确定至少一个诊断测试(t)。
Description
本发明涉及用于诊断具有至少一个用于调节工艺流体的调节装置的工艺过程设备的控制和/或调整系统的方法。本发明也涉及用于数据处理的系统、尤其是用于具有至少一个用于调节工艺流体的调节装置的工艺过程设备的控制和/或调整。
一般规定工艺过程设备要连续长期运行。此外，在许多工艺过程中需要精确的过程控制。如果工艺过程设备的一个或多个调整装置失效或表现出不当行为，则随之而来的可能是重大经济损失。此外，在某些工艺过程中，调整装置出故障或出错的风险甚至是对设备组成部件、环境和人员的威胁。故许多调整装置和工艺工程设备都配备有故障识别能力以及或许有诊断能力，以便依据已有故障症状尽快识别故障状态。此外，许多调整装置和工艺过程设备配备有分析能力以便在本身无故障的工作期间预测识别指明故障可能即将发生的状态。在此，指明加剧的磨损、疲劳和/或老化的警示症状可以作为预计很快出现磨损、疲劳或老化相关故障的指标被获得和分析。例如调节装置可以被设计为将关于调节装置的经验值和实际老化条件相互比较，以得到调节装置的依靠经验预期的剩余寿命的结论。在许多情况下，对于警示症状和故障症状的出现考虑多种不同的潜在故障原因，使得工艺过程设备的操作者通常无法将警示症状或故障症状明确对应配属于特定的故障原因且因而无法马上应对故障原因。
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因此，可被视为本发明任务的是克服现有技术的问题，尤其提供一种用于工艺过程设备的诊断方法和/或数据处理系统、特别是控制和/或调整系统，其即便在从已有的警示症状和/或故障症状起无法直接推断出故障原因时也能确保关于故障原因的明确诊断声明。
独立权利要求的主题完成该任务问题。
因此，提供一种用于诊断具有至少一个用于调节工艺流体的调节装置的工艺过程设备的控制和/或调整系统的方法。工艺过程设备例如可以是化工厂如石化厂、发电厂如核电厂、食品加工厂如啤酒厂等等。调节装置通常可以是用于影响工艺过程设备中的工艺流体的最好受控制的或被调节的装置例如泵、开/关阀、调节阀等。控制和/或调整系统应包括至少一个调节装置。或者该控制和/或调整系统可以包括同类型和/或不同类型的许多调节装置。该控制和/或调整系统尤其可以包括工艺过程设备的至少一组调节装置例如一组类似的调节装置、一组分配给工艺过程设备的特定的功能和/或本地局部区域的调节装置，或者工艺过程设备的所有的、尤其与工艺流体相互作用的调节装置。这组调节装置最好包括或由控以下调节装置组成，其利用辅助能量流体如液压流或气流来操作和/或是电动的。气动调节装置包括气动执行机构如具有弹簧复位功能的气动缸或者两个可相对加压的气动缸。
本发明的方法作为步骤(a)包括提供诊断数据库，其包括将多个状态原因分别分配给包含多个预定系统参考特性的一组。在此，每个系统参考特性对应配属有至少一个必要条件。
必要条件例如可能涉及最小阈值、最大阈值、与系统实际特性如至少一个测量值相关的带宽等。附加地或替代地，必要条件可能涉及预定信号例如末端止挡键信号、紧急断路开关信号、失能开关信号等的存在或不存在。系统参考特性可以对应配属于一个必要条件，其中如果存在实现(唯一)必要条件的系统实际特性，则满足所属系统参考特性。如果必要条件未通过系统实际特性实现，则不满足系统参考特性的条件。如果关于系统实际特性尚未有实际有效的测量值或实际有效的信号，则与该系统实际特性相关联的必要条件是不确定的。
一组系统参考特性由至少一个系统参考特性构成或包括两个以上的系统参考特性。系统参考特性例如可以是测量值或状态值如诊断结果例如警示信号或故障信号。在本发明的方法中，提供诊断数据库，其包括多个状态原因与包括多个预定系统参考特性的各自一组的对应配属关系，其中该诊断数据库还可以包括一个或多个状态原因与仅由一个系统参考特性构成的各组的对应配属关系。系统参考特性也可以是特定一组不同类型的尤其是彼此关联的测量值和/或一系列根据预定时序的多个尤其是同类型或不同类型的测量值。尤其可提供如下诊断数据库，多个不同状态原因且尤其是故障原因与因果关系对应地被对应分配给可被称为警示症状和/或故障症状的各组预定系统参考特性。可能优选的是提供诊断数据库，在其中存入呈一组预定系统参考特性形式的可获得作用与呈状态原因形式的所属故障原因的明确因果关系，尤其对于至少10个、至少50个、至少100个或更多的状态原因。诊断数据库被设计如下，提供预定状态原因与特定一组预定系统参考特性的明确对应配属关系，从而在知晓系统参考特性的情况下能明确推断出存在所属状态原因。诊断数据库的提供优选借助计算机可读存储介质来执行。诊断数据库可暗示或明确地描绘在哪个或哪些系统参考特性与哪些状态原因之间没有尤其是因果关系。
作为步骤(b)，本发明的方法包括提供测试数据库，其包括将至少各不同的诊断测试分配给至少一个预定系统参考特性。测试数据库的提供最好借助计算机可读存储介质执行。数据库如诊断数据库或测试数据库在本文意义上一般指称数据结构，其在至少一个计算机可读存储介质上描绘至少一个第一数据类型(例如状态原因或诊断测试)与至少一个第二数据类型(例如系统参考特性)的可再现的且尤其是双向的关联。可能优选的是，测试数据库包括一个或多个诊断测试分配给多个预定系统参考特性。诊断测试一般指称测试惯例或测试方法，借此或许在执行对唯一或多个调节装置有针对性的影响下获取用于确定至少一个系统参考特性的信息。对于呈气动调节阀形式的调节装置，所谓的部分行程测试(或半行程测试)例如是如下的测试方法，在此，尤其可线性移动的调节阀在有限的调节范围内被有目的地运动，以从预定的电气或气动控制信号开始作为系统实际特性获得气动调节阀的调节响应(例如依据调节压力的调节速度、调节位置)，且因此识别一个或多个系统参考特性如警示症状或故障症状(如行为OK，摩擦改变，调节位移改变，调节运动方向反向)。换言之，测试数据库描绘哪个或哪些诊断测试适于确定预定系统参考特性。此外，测试数据库可以描绘哪个(哪些)预定系统参考特性可借助一个或多个预定诊断测试来确定。暗含地或明确地，测试数据库可以描绘哪个预定系统参考特性能够没有识别任意诊断测试。
步骤(a)和(b)能以任何顺序进行，尤其在步骤(e)、(f)和(g)之前以及或许在步骤(d)和/或(c)之前。可以想到同时进行步骤(a)和(b)。可以想到在本发明方法开始时初始执行步骤(a)和/或(b)。附加地或替代地，可以至少部分重新进行步骤(a)和/或(b)以便例如关于调节装置架构的变化、尤其关于调节装置的变化调整该控制和/或调整系统的诊断数据库和/或测试数据库。替代地或附加地，步骤(a)和(b)可以至少部分重新进行以便关于暂时添加的对状态原因如故障原因与系统参考特性如警示症状或故障症状之间因果的认识地调整诊断数据库。也可以进行重新至少部分执行步骤(b)，以尤其关于其对应所属的系统参考特性调整进一步的诊断测试。
在本发明的方法中，根据步骤(c)进行该控制和/或调整系统的至少一个系统实际特性的获得。系统实际特性例如可以在诊断测试的范围内获得和/或在适于工作地使用至少一个调节装置或控制和/或调整系统的期间内获得。系统实际特性的获得例如可以包括测量的执行和/或传感器值的读取或计算从一个或多个传感器值中推导出的值。替代地或附加地，系统实际特性的获得可以包括读取至少一个二值信号如紧急断路开关信号、末端止挡键信号等。系统实际特性的获得例如可以包括至少一个理论值如控制压力值或电调节信号与至少一个对应配属于理论值的实际值如阀位置的关系，例如在诊断测试如部分行程测试的范围内。
本发明的方法还包括步骤(d)，根据该步骤，至少一个第一系统参考特性被确定，其至少一个必要条件通过至少一个在步骤(c)中获得的系统实际特性被满足。第一系统参考特性例如可以是第一警示症状，其最好可能按照因果由多个不同的状态原因引起。
此外，本发明规定，在进一步的步骤(e)中基于诊断数据库对于至少一个其预定统参考特性组包括在步骤(d)中确定的第一系统参考特性的状态原因针对该组的至少一个第二系统参考特性来尤其依据至少一个在步骤(c)中获得的系统实际特性来识别至少一个对应配属于第二系统参考特性的条件是否是确定的。优选规定，响应于关于此在步骤(d)中确定该至少一个第一系统参考特性的至少一个系统实际特性获得地促使执行步骤(e)。可能优选的是，步骤(e)被多个接连或同时关于多个不同状态原因来执行，其中尤其是步骤(e)对此被多个接连或同时执行的多个状态原因全都包括根据步骤(d)所确定的第一系统参考特性。如以上关于步骤(a)所描述地，系统参考特性可以依据其所属的必要条件被确定为满足或未满足。例如必要条件可以依据最小阈值来限定，其中在系统实际特性高于最小阈值时满足所述条件，在低于最小阈值时未满足所述条件。例如最小阈值可以是最低温度。如果未获得有效实际系统实际特性，例如因为所属的测量信号未被调用过或至少在在预定时间框内未被调用过，或者如果从测量信号导出的值未被计算或至少未在预定时间框内被计算，则对应所属的必要条件是不确定的。例如，时间框可以通过节拍如5分钟节拍来定并且在在过去的节拍期间内不进行或调用温度测量。如果关于所有系统参考值确定分别对应所属的条件，即或是被满足或未满足，可以依据诊断数据库确定对应所属的故障原因明确存在或明确不存在。但只要至少一个必要条件是不确定的，就关于状态原因因为没有关于其至少一个预定第二系统参考特性的明确信息而既不能排除其存在、也不能排除其不存在。
根据本发明，根据步骤(f)基于测试数据库对于至少一个具有在步骤(d)中被识别为不确定的必要条件的第二系统参考特性来确定基于诊断数据库的至少一个对应的诊断测试。优选规定，响应于在步骤(e)中识别出具有不确定的所属条件的至少一个第二系统参考特性地促成步骤(f)的执行。可以想到，步骤(f)包括第一子步骤(f1)，据此基于测试数据库首先将具有被识别为不确定的必要条件的第二系统参考特性标记为开放的系统参考特性。另外，步骤(f)可以包括第二子步骤(f2)，据此基于诊断数据库在第一子步骤(f1)之后确定对应于开放的系统参考特性的诊断测试。本发明规定，从在先识别出第二系统参考特性的必要条件当前是不确定的开始，鉴别一个或多个适于招致将必要条件确定为被满足或未满足的诊断测试，以便结合随后可确定的或确定的第二系统参考特性能作出至少更具体的对所属状态原因存在与否的说明。本发明方法允许从所鉴别的系统参考特性如本身通常不会允许明确推断出基础的状态原因例如基础的故障状态的警示症状或故障症状开始执行明确的状态原因确定。可以禁止对可能故障原因的基于自动化确定一个或多个有可能的状态原因的不可靠且不精确的猜测且因此避免不必要的支出以及或许不要的工艺过程设备停工时间。利用本发明方法，可以确定实际状态原因且有针对性地启动其应对所需的步骤。
在本发明方法的一个实施方式中规定另一步骤(g)，在此步骤中执行至少一个在先在步骤(f)中确定的诊断测试，以便获得对应于第二系统参考特性的系统实际特性且基于此确定对应所属的必要条件，尤其是确定通过系统实际特性是否满足(开放的)第二系统参考特性的必要条件。对于从前述方法步骤(e)开始将多个第二系统参考特性识别为不确定的情况、即被确定有各自不确定的条件和/或从前述方法步骤(f)开始对于两个以上的系统参考特性已确定多个诊断测试的情况，步骤(g)可以相应执行多次以进行多个诊断测试。在此可能优选的是，用于确定第二系统参考特性的多个诊断测试的数量小于待确定的第二系统参考特性的数量，例如因为执行至少一个诊断测试，借此同时针对两个以上的第二系统参考特性可以确定各自条件。可能优选的是，根据步骤(g)的至少一个诊断测试的执行紧跟在步骤(f)执行之后马上进行。尤其是，可以在多个不确定的具有不确定的必要条件的第二系统参考特性的情况下重复步骤(g)以便执行不同的诊断测试，尤其是至少频繁重复，直到实现了关于已有的一定系统参考特性明确鉴别出状态原因。
根据本发明的一个改进方案，该至少一个诊断测试在步骤(g)中只在尤其人工的操作者解锁之后进行。可以规定在唯一的操作者解锁之后执行正好一个诊断测试或者最好连续地执行多个诊断测试。或者可以规定每次待执行的诊断测试首先需要个别的操作者脊索。替代地或附加地可以想到，基于诊断数据库来识别诊断测试是否需要操作者解锁，例如如果一方面可在连续设备运行期间在未干扰设备工作过程下执行第一类型诊断测试，而另一方面至少在存在一定运行条件情况下但并非没有可预期的设备工作过程干扰地可执行另一类型诊断测试。还可以想到，如果在步骤(f)中确定多个诊断测试，则规定操作者解锁，其确定关于待执行的诊断测试的优先性或顺序。例如可以想到操作者在多个可供选择的诊断测试之间解锁一个待执行的诊断测试。
在本发明的一个实施方式中，在步骤(f)中确定与其系统参考特性组中的至少一个系统参考特性、尤其多个系统参考特性存在的状态原因相关的诊断测试，其中尤其该组的仅唯一第二系统参考特性是不确定的。如果从第一系统参考特性起要确定多个状态原因，则可在步骤(f)中确定诊断测试用于一组多个状态原因之一的第二系统参考特性，其对应配属于与各组其它待确定的状态原因相比较少的系统参考特性、尤其较少(开放)第二系统参考特性。故确定待执行的多个诊断测试可从诊断数据库开始关于配属于第一系统参考特性的状态原因地如下进行，即，借此能尽可能直接和/或快速地作出存在或不存在其中一个状态原因的明确鉴别的至少一个诊断测试被确定为优先。
根据可以与前述实施方式组合的本发明诊断方法的另一实施方式，在步骤(f)中确定诊断测试，其对应于至少一个对应配属于至少两个不同状态原因的第二系统参考特性。尤其可以基于诊断数据库关于多个具有各自不确定的必要条件的第二系统参考特性如下进行待执行的诊断测试的确定，即，将诊断测试的次数最小化，因此以尽量少的诊断测试确定尽量多的涉及各不同系统参考特性的必要条件。
根据在此在步骤(g)中执行至少一个诊断测试的诊断方法的一个改进方案，在跟在步骤(g)之后的进一步的步骤(h)中并从在步骤(g)中所确定的系统参考特性以及诊断数据库开始将对应的状态原因尤其是识别为明确存在。在步骤(h)中可以考虑一组系统参考特性中的至少一个第一系统参考特性和至少一个在步骤(g)中确定的第二系统参考特性。
根据诊断方法的一个改进方案，可基于在步骤(h)中识别的状态原因提供涉及该状态原因的状态通报如应对建议、警示通报或故障通报。因此可以基于本发明的诊断方法快速且有针对性地进行所明确识别的状态原因的应对。
在本发明诊断方法的一个实施方式中，可在步骤(c)中获得在控制和/或调整系统的连续控制或调整运行中的至少一个系统实际特性。替代地或附加地，可在步骤(c)中获得在控制和/或调整系统的试运行(诊断测试期间)中的至少一个系统实际特性，尤其因为按计划和/或定期执行诊断测试。例如可定期按照预定时间间隔或在预定的时刻执行诊断测试。或者可以按计划在可依据一个或多个系统实际特性来鉴别的一定边界条件下执行诊断测试。
根据本发明诊断方法的另一实施方式，可以在步骤(d)中基于被定义为历史规则集的所需条件来确定至少一个系统参考特性，其中依据该历史规则集来执行将系统实际特性如测量值、二进制状态信号等的预定时序和/或持续时间对应分配给第一系统参考特性。
本发明还涉及一种数据处理系统，包括用于执行尤其是根据上述的本发明实施方式或改进方案之一的上述方法的装置。
本发明也涉及一种系统，其具有用于具有至少一个用于调节工艺流体流动的调节装置的工艺过程设备的控制和/或调整系统，该控制和/或调整系统尤其配置用于执行根据前述的本发明实施方式或改进方案之一的方法。为了执行诊断方法，该系统、例如控制和/或调整系统可以包括用于诊断数据库和测试数据库的至少一个计算机可读存储器并且包括至少一个计算机，计算机设计用于至少部分执行方法步骤(c)、(d)、(e)和/或(f)以及或许(g)和/或(h)。该系统、尤其是控制和/或调整系统可以包括多个计算机可读存储器和计算机，它们适于传输数据地相互连接。附加地或替代地，该系统、尤其是控制和/或调整系统可以包括至少一个传感器、尤其是多个传感器。例如该控制和/或调整系统可以包括调节装置的至少一个控制和/或调整电子装置或者由其构成。该控制和/或调整系统可以包括多个调节装置的多个控制和/或调整电子装置单元。附加地或替代地，该控制和/或调整系统包括工艺过程设备的控制台。该系统、尤其该控制和/或调整系统可以适于数据传输地连接到至少一个云存储器和/或云计算机。可以想到在本地在工艺过程设备的这个或这些调节装置处获得该控制和/或调整系统的系统实际特性。诊断数据库和/或测试数据库的提供可以可选择地在本地在工艺过程设备区域内或与工艺过程设备空间分开地实现。用于执行至少其中一个所述步骤(d)、(e)和/或(f)以及或许步骤(g)和/或(h)的至少一个处理器或计算机可以在本地布置在工艺过程设备区域内，例如在调节装置或控制台之中或其附近，或者在空间上与工艺过程设备分开地实现。
本发明的其它特征、特性和优点通过以下对本发明优选实施方式的说明变得清楚，其中：
图1示出用于诊断控制和/或调整系统的方法的第一实施方式的示意图，
图2示出用于诊断控制和/或调整系统的方法的第二实施方式的示意图，
图3示出用于诊断控制和/或调整系统的方法的第三实施方式的示意图，
图4示出诊断数据库的示意图，
图5示出用于确定一定状态原因存在或不存在的示意图，
图6示出用于确定对应于各不同系统参考特性的诊断测试的示意图，和
图7示出工艺过程设备的示意图。
图1示出根据本发明的用于诊断具有至少一个调节装置的工艺过程设备的控制和/或调整系统的简化视图。调节装置1在此示例性地作为具有气压电动伺服执行机构的气动式调节阀被示出。所画出的调节装置例如代表工艺过程设备10的任何类型和数量的调节装置。
图7示意性示出工艺过程设备10。显然，本发明的诊断方法的下述步骤至少部分在工艺过程设备10的连续工作期间、尤其在连续的控制和/或调整工作期间内执行，最好不影响、干扰或暂停工艺过程设备10的连续工作。
工艺过程设备例如可以具有控制台17，其被设计和设立用于设备10的工艺过程的中央控制和/或调整。用于控制和/或调整工艺过程设备及其组成部件且特别是调整装置的方法是本领域技术人员已知的。为了简化本发明诊断方法的可读性和更好理解，以下一般放弃对正常控制和/或调整工作的解释。
替代地或附加地，工艺过程设备可以按照试运行来运行以执行诊断方法。在工艺过程设备按照试运行来运行的期间内可完全暂停或受限地进行适于运行的控制和/或调整工作。或者可以想到在正常控制和/或调整工作期间发生试运行，但前提是不会因试运行而有损正常运行，或者仅发生对正常运行的可容忍的损害，和/或在预定中止条件下立即结束试运行。
图1简化表示本发明诊断方法100的示意性过程。根据一个未详细示出的替代设计而可以想到的是，本发明的诊断方法100通过激活命令被启动，这例如可以通过在工艺过程设备10的用户接口11或用于工艺过程设备10的远程维护装置处的人工输入来进行。
根据图1所示的实施方式，响应于系统实际特性的获得200地启动该方法。获得200可以例如在工艺过程设备的连续正常运行期间内进行。系统实际特性例如指称数字或模拟的测量值、二进制状态信号或其它离散状态信号，例如：发动机开关通、断、维修。关于在此例如作为气动调节阀1来描述的调节装置1，系统实际特性可以包括调节信号s如电气(数字或模拟)的理论位置信号和/或测量值x如实际位置、实际压力等、状态信号z如末端止挡键信号、紧急断路信号等。替代地或附加地，系统实际特性可以至少包括导出的特性，即一般包含涉及调节装置的特性，其基于存在的测量值、调节芯和/或状态信号被计算。导出的特性α例如可以是由调节装置1的调节装置电子装置计算的诊断值、例如调节杆摩擦等。尤其是，(导出的)系统实际特性α可以包括至少一个关于调节装置1的故障通报和/或警示通报。
获得200可以通过以下被称为诊断电子装置的处理器或计算机13进行，该处理器或计算机并非是调整装置1的一部分，但例如通过网络15以适于传输信号的方式与处理器或计算机相连。或者可想到的是，工艺过程设备的调节装置1执行(未详细示出)与其它调节装置1和/或其本身相关的获得200，即，调节装置1本身实现诊断电子装置。根据另一替代方案，可以与控制台17功能融合地实现诊断电子装置。
在获得200系统实际特性时可能优选的是获得200系统实际特性连同所属的例如呈时间戳形式的时刻，以便例如能将来自不同来源如不同调节装置1、2的控制和/或调整系统的不同系统实际特性s、x、z、α在时间上相关联。
接着在随后的步骤300中规定，要确定在前一步骤200中所获得的系统实际特性s、x、z、α是否满足预定系统参考特性m的必要条件Bi。可以想到的是，从一个或多个、特别是导出的系统实际特性s、x、z、α中直接或暗含地得知是否满足第一系统参考特性m的必要条件B。以下将参照图5来详细介绍步骤300的执行。在步骤300中所确定的第一系统参考特性m可被称为第一症状。例如，系统参考特性可以是警示症状或故障症状。例如系统参考特性可能与整个工艺过程设备、工艺过程设备的功能部分或空间部分、单个或多个调节装置相关。
从在前一步骤300中确定的第一症状m开始，在随后的步骤400中确定哪些可能的状态原因n可能引起第一症状m。为此，计算机13可以访问诊断数据库1400(也可以在调节装置中)。以下将参考图4来更详细解释诊断数据库1400的提供和使用。
图4示意性示出诊断数据库1400的内容。诊断数据库1400包含一方面是多种不同症状m和另一方面是大量不同状态原因n之间的关联性。在诊断数据库1400中，给每个状态原因n分配包括多个不同症状的一组n。图4所示的矩阵说明了哪个症状组N是由哪个状态原n引起的。
一组N中的症状mi,N可被如此肯定地分配给一个状态原因nN，即，在该预定状态原因nN与预定症状mi,N的存在之间有因果关系。预定状态原因nN导致分配给它的预定的肯定症状mi,N。替代地或附加地，一组N中的另一症状mj,N可被如此否定地分配其中一个状态原因nN，即，在该预定状态原因与预定否定症状mj,N的不存在之间有因果关系。预定状态原因n造成了未出现分配给它的预定否定症状mj,N。如果一个预定状态原因n的成组N的所有肯定症状m都存在并且该组N的所有否定症状m都不存在，则可由此明确断定存在配属于该组N的状态原因n。
可选地，如果症状与状态原因没有因果关系，或者换句话说状态原因与系统参考特性无关，则可以关于状态原因来定义。在图4中状态原因与症状之间的肯定关联性用“+”表示，用“-”表示否定相关性。如果症状与状态原因之间存在关联性，则与识别状态原因相关地需要该症状。*符号表示无说服力的状态原因/症状关系。在无说服力的状态原因/症状关系情况下不需要与各自状态原因相关的症状。可以想到的是，如果可选症状虽然不一定是识别状态原因所需要的，但可改善基于诊断数据库1400的诊断的说服力，则可以关于诊断数据库1400中的症状和状态原因之间关系地注意到另一个“可选”类别(此处未详细说明)。
图5示意性示出根据对应配属于该原因的该组NA预定系统参考特性m1,A至mn,A而与时间相关地识别是否存在状态原因nA。在时刻T0和T1确定与原因nA相关的所有的系统参考特性。
例如在两个时刻T0和T1确定与状态原因nA相关的第一症状m1,A为存在。因此在两个时刻T0和T1可以通过诊断电子装置定下来或确定分配给第一系统参考特性m1,A的条件B1得到满足。而在两个时刻确定与状态原因nA相关的第二症状m2,A，在时刻T0将其确定为存在，在时刻T1将其确定为不存在。在两个时刻确定与状态原因nA相关的第三症状m3,A，在时刻T0将其确定为不存在，在时刻T1将其确定为存在。因此在时刻T0通过诊断电子装置确定状态原因nA不存在。在时刻T1，对应配属于状态原因nA的所有系统参考特性m1,A至m1,n都对应于所述组NA。因此通过诊断电子装置在时刻T1确定状态原因nA的存在。
返回图1，可与从第一症状m开始在步骤400中确定与之对应的可能状态原因n之后识别是否不同组N的各自状态原因n的所有的症状或系统参考特性是确定的或不确定的。
关于一定症状存在足够最新信息以允许明确确定症状是否存在。如果一组N的所有症状都被确定，则可以依据在这组症状与对应于配属于该组的状态原因之间的肯定和/或否定关联性来明确推断出是否存在该状态原因。
关于可被称为开放症状或第二(开放)系统参考特性的不确定症状，执行诊断方法100的诊断电子装置没有足够最新信息。例如诊断电子装置绝不会有关于第二系统参考特性的任何信息。或者诊断电子装置可能有关于第二系统参考特性的过时的不再是最新的信息。如果一组N包含一个或多个不确定症状，则诊断电子装置未断定与对应于该组N的状态原因是否存在。
在本发明的诊断方法中，在步骤400之后进行步骤500，据此关于不确定的症状或开放的第二系统参考特性列举所有合适的诊断测试。对于第二系统参考特性mx，可以依据测试数据库1500确定至少一个适于确定第二系统参考特性的诊断测试t。与此相关地指明以下对图6的说明。
图6示出列表说明，在此呈现配属于不同症状m的诊断测试t。如图6所示，可选地与症状m和诊断测试t的配属关系逻辑关联地还能规定配属给一个或多个对应配属于各自症状m的状态原因n。诊断电子装置可从测试数据库1500起查明一个或多个合适的诊断测试t以进行开放系统参考特性mx确定。
又参照图1，可在确定500至少一个合适的诊断测试t之后通过诊断电子装置促成在随后步骤600中进行这个或这些诊断测试t。在步骤600中的诊断测试t的执行可以与触发事件601相关。触发事件601例如可以是当存在合适的系统状态时或当在接口11处存在人工用户解锁时允许一个或多个测试t。附加地或替代地，触发事件601可以是按计划的、例如定期的、按随机间隔进行的或在存在工艺过程设备的预定状态时规定的预定诊断测试t的进行。
如果确定在步骤500中的多个诊断测试t，则可能优选的是多个诊断测试t连续依次进行。为此，诊断电子装置可以促成提供相应的诊断测试调节信号st，以便执行与一个或多个调节装置1相关的期望的诊断测试t。响应于诊断测试t所出现的例如呈测量值xt或因为执行600诊断测试t而出现的状态信号zt形式的系统实际特性又被获得。基于所获的系统实际特性，现在可以如上所述地依据对应配属于所执行的诊断测试t的第二系统参考特性mx的各自条件B进行第二系统参考特性mx的确定。在所有早先开放的第二系统参考特性mx在执行600必要的诊断测试t之后被确定后，可以接着借助所属的组N在后续的诊断步骤700中识别是否有估计的状态原因n。
在步骤500中可以例如按照以下规定将待执行的诊断测试t优先化，即，依据测试数据库1500尤其被分配很多开放的第二系统参考特性的这种诊断测试t优先执行。或者，在考虑诊断数据库1400和测试数据库1500的情况下以尽量少的测试支出如尽量少的测试次数、尽量短的测试期和/或尽量少的复杂测试条件允许说明是否有至少一个状态原因的这种诊断测试t可优先执行。
例如可在步骤300中确定第一症状m“在活塞行程调整中余留大的调整偏差”。该症状可指明或是有状态原因nE“无进风压力”，或是有nF“活塞行程受阻”(例如活塞滑座中有污垢)。这两个状态原因nE、nF在诊断数据库1400中以一为“是”且另一为“否”的形式被分配给第二系统参考特性mx“进风压力传感器处的实际测量值小于0.1bar”。依据测试数据库1500给第二系统参考特性分配诊断方法，从而从呈涉及进风压力的压力测量值形式的系统实际特性开始来识别条件“进风压力小于0.1bar”是否被满足。如果在步骤400中发现该条件实际上是不确定的，则可在步骤500中基于测试数据库1500来确定相关的诊断测试。诊断测试可在后续步骤600中进行。涉及进风压力的测量值可被获得且关于所述条件被分析以确定症状mx。如果进风压力相关测量值代表小于0.1bar的进风压力，则症状mx被满足，否则是未满足。如果存在症状mx，则诊断电子装置在步骤700中识别存在状态原因nE，否则存在状态原因nF。
图2示出图1的诊断方法100的实施方式的更具体的示意图。图2所示的诊断方法与根据图1的图示的主要区别是，步骤300和400被分为多个子步骤。步骤300包括子步骤310和330。步骤400包括子步骤410和430以及或许420。另外，指明关于图1的描述。
图2首先示出在步骤200中进行的至少一个系统实际特性的获得。从所获的系统实际特性开始，接着在步骤310中首先完成将所获的系统实际特性分配给至少一个对应的系统参考特性m。这例如可以如此进行，工艺过程设备10或其调节装置1的诊断逻辑或分析逻辑在访问一个或多个系统实际特性如测量值x、状态信号z、调节信号s和/或推导出的系统实际特性α下执行。在分配310时检查各自系统参考特性m的预定必要条件B是否存在。
如果对于第一系统参考特性m在子步骤310中确定了其条件得到满足，则接着在子步骤330中在访问诊断数据库1400的情况下进行哪个或哪些可能状态原因n可对应配属于该系统参考特性m的检查。
如果单独的系统参考特性明确对应配属于唯一状态原因，则不需要执行本发明的诊断方法100。技术人员所知的是，对于这种微不足道的具有一定状态原因明确对应配属于单独特定系统参考特性的原因对应，本发明的诊断方法并不够用。
在本发明诊断方法100的范围内这种分配330尤其相关，在此从一个在子步骤310中已确定的第一系统参考特性m开始考虑许多不同可能状态原因n。
接着，在子步骤410中关于所述可能的状态原因n在访问诊断数据库1400的情况下确定哪些其它所需的系统参考特性mi、mj将依据各自组N被分配给在子步骤330中识别的可能状态原因n。在子步骤410中可以暗示地或明确地在排除法意义上识别哪些系统参考特性与在子步骤330中识别的状态原因n无关。另外，可以在可选的子步骤420中确定哪些可选系统参考特性还依据自组N将被分配给在步骤330中识别的可能状态原因n。
在执行了子步骤410(以及或许子步骤420)之后，在子步骤430中关于在子步骤330中所识别的可能状态原因n地确定各自组N的哪些所需的系统参考特性m是确定的，即哪些系统参考特性m明确无疑地存在或不存在。
如果从子步骤430开始一个可能状态原因n的一个组N的所有所需症状m是确定的，则可关于状态原因n紧随子步骤430之后地进行步骤700，即，从一定的系统参考特性m开始基于诊断数据库1400将对应的状态原因n识别为明确存在或不存在。
为了执行本发明的方法100，在子步骤430中以下情况是特别相关的，根据该情况，至少一组N先前在步骤330中被识别为可能的(在步骤700中尚未作为不存在被排除的)状态原因的至少一个系统参考特性m被识别为不确定。关于该不确定或开放的第二系统参考特性mx，然后从子步骤430开始执行步骤500。在步骤500中，对于至少一个不确定的症状mx，诊断电子装置基于测试数据库1500识别在不确定的症状mx中所对应配属的诊断测试t。
诊断电子装置可以在进一步的步骤600中促成执行至少一个在步骤500中所识别的诊断测试t。如上所述，在执行600测试期间确定系统实际特性，其是确定至少一个系统参考特性的必要条件是否存所需要的。图2针对所述确定示出一个子步骤610。在子步骤610期间，采用为了检查关于系统参考特性必要条件的系统实际特性所需要的所有分析和/或诊断方法。在基于至少一个附加诊断测试t确定了至少另一个系统参考特性mx后，可以又执行步骤700。
显然，除非另有明确说明，否则上述步骤和/或子步骤能以任何顺序和/或至少部分同时进行。显然，关于各不同的系统参考特性可以至少部分同时执行上述步骤和/或子步骤。
图3示出根据本发明的诊断方法100的复杂实施方式。图3所示的复杂实施方式与之前参考图1和图2所述的实施方式的不同之处主要在于，诊断电子装置19被设计和设立用于执行历史症状识别800和/或未来相关预测900。替代地或附加地，诊断电子装置19可以被设计和设立用于基于状态原因700的清楚识别来确定用于应对状态原因700的应对指令710。
数据处理系统或诊断电子装置19可适于信号传输地具备关于至少一个调节装置1、工艺过程设备10的局部或整个工艺过程设备的至少一个边界条件数据库1700。例如在步骤300中可考虑边界条件数据库1700来确定症状。
为了实现历史症状识别800，诊断电子装置19可以配备有至少一个数据库1850，该数据库包括关于至少一个症状、几个症状或所有症状和/或状态原因的至少部分历史或完整历史的信息。可以规定，产品的数据库1850被连续提供例如在确定300第一症状时和/或在确定400公开的第二症状时被处理的数据。替代地或附加地，可以提供历史规则集数据库1800用于实现历史诊断功能800，诊断电子装置19可以访问该历史规则集数据库以识别800历史症状。例如，历史规则集数据库1800可以映射如果-则逻辑。例如历史规则集数据库1800可以设立用于当首先出现预定第一症状并且按时序随后出现预定第二症状时识别800一定的状态原因和/或一定的历史症状。
从历史症状的识别800开始可以确定至少一个系统参考特性，从该系统参考特性开始可以启动进一步诊断方法100。例如从临时条件起，按照历史规则集1800所定义的序列、尤其至少部分同时出现的多个预定系统实际特性和/或系统参考特性随后可能造成预定的系统参考特性例如故障症状或警示症状。基于历史规则集1800，识别800也可以考虑，如果出现一定规定的状态原因序列，则或许与一个或多个预定系统实际特性和/或系统参考特性结合地从这样的序列中识别相应的系统参考特性。
未来相关预测900可以设计和设立用于从包含预测规则集的数据库1900和/或从历史数据库1850作出关于未来预期事件、状态原因和/或系统参考特性的预测1950。从预测1950起还可以提供应对指令910。
当前相关应对指令710和/或未来相关应对指令910可促使诊断电子装置19根据应对指令710或910操作720调节装置1或工艺过程设备10。替代地或附加地，可以促成与其中一个应对指令710或910对应的人工应对730、如更换调节装置1中的磨损件，例如通过在用户接口11处发出相应请求。
在以上说明书、图和权利要求书中公开的特征可以单独地、也可以在任何组合的中对于以各不同设计实现本发明来说是有意义的。
Claims (13)
1.一种用于诊断工艺过程设备(10)的控制和/或调整系统的方法(100)，所述工艺过程设备(10)具有至少一个用于调节工艺流体的调节装置(1)，所述方法包括以下步骤：
(a)提供诊断数据库(1400)，所述诊断数据库(1400)包括将多个状态原因(n)分配给包括多个预定的系统参考特性(m)的各自一组，其中，每个系统参考特性对应配属于一个必要条件(B)；
(b)提供测试数据库(1500)，所述测试数据库(1500)包括将不同诊断测试(t)分别分配给至少一个预定的系统参考特性(m)；
(c)获得(200)所述控制和/或调整系统的至少一个系统实际特性(s,x,z,α)；
(d)确定至少一个第一系统参考特性(m)，其条件(B)通过在步骤(c)中获得的至少一个系统实际特性(s,x,z,α)被满足；
(e)基于所述诊断数据库(1400)，针对其预定系统参考特性(m)的组(N)包括在步骤(d)中确定的第一系统参考特性(m)的至少一个状态原因(n)，对于所述组(N)的至少一个第二系统参考性质(mx)尤其依据在步骤(c)中获得的至少一个系统实际特性(s,x,z,α)来识别对应配属于所述第二系统参考特性(mx)的条件(B)是确定的(i)且优选是否被满足、或者是不确定的(ii)；
(f)与具有在步骤(d)中被识别为不确定的必要条件的至少一个第二系统参考特性(mx)对应地，基于所述测试数据库(1500)确定至少一个诊断测试(t)。
2.根据权利要求1所述的方法，所述方法还包括步骤(g)，在所述步骤(g)中执行在步骤(f)中确定的至少一个诊断测试(t)，以获得与第二系统参考特性(mx)对应的系统实际特性(s,x,z,α)并基于此确定对应所属的必要条件(B)，尤其确定通过所述系统实际特性(s,x,z,α)满足(i)或不满足(ii)第二系统参考特性(mx)的必要条件。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，在步骤(g)中的诊断测试仅跟在操作者允许(601)之后进行。
4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，在步骤(f)中关于如下状态原因(n)确定诊断测试(t)，存在其系统参考特性(m)的组(N)中的至少一个系统参考特性，尤其存在多个系统参考特性，其中尤其是仅所述组(N)的唯一的第二系统参考特性是不确定的。
5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，在步骤(f)中确定诊断测试，所述诊断测试对应于至少一个第二系统参考特性(mx)，所述第二系统参考特性(mx)对应分配给至少两个不同的状态原因。
6.根据权利要求2至5中任一项所述的方法，其中，在进一步步骤(h)中从在步骤(g)中确定的系统参考特性和所述诊断数据库(1400)开始识别对应的状态原因(n)。
7.根据权利要求6所述的方法，其中，基于在步骤(h)中识别的状态原因提供涉及所述状态原因(n)的状态消息，例如应对指令(710,910)、警示消息或错误消息。
8.根据权利要求6或7所述的方法，其中，基于在步骤(h)中识别的状态原因提供涉及所述状态原因(n)的应对指令(710)并将其传送到所述控制和/或调整系统(720,730)，其中，尤其是所述应对指令(710,910)抵消所述状态原因(n)和/或对应配属于所述状态起因(n)的系统参考特性(m)。
9.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，在步骤(c)中在所述控制和/或调整系统的连续控制和/或调整工作期间内获得至少一个系统实际特性(s,x,z,α)。
10.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，在步骤(c)中在所述控制和/或调整系统的测试操作中尤其通过按计划和/或定期地执行(600)诊断测试来获得至少一个系统实际特性(s,x,z,α)。
11.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，在步骤(d)中基于被定义为历史规则集(1800)的必要条件(B)来确定至少一个第一系统参考特性(m)，其中，依据所述历史规则集(1800)执行将所述系统实际特性(s,x,z,α)如测量值(x)、状态信号(z)等的时序和/或持续时间对应分配给所述第一系统参考特性(m)。
12.一种数据处理系统，所述数据处理系统包括用于执行根据前述权利要求中任一项所述的方法的装置。
13.根据权利要求12所述的系统，所述系统包括用于工艺过程设备的控制和/或调整系统，所述工艺过程设备具有用于调节过工艺流体流动的至少一个调节装置。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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